JP2017056039A

JP2017056039A - 画像処理装置、プログラムおよび放射線撮影装置

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Publication number: JP2017056039A
Application number: JP2015184250A
Authority: JP
Inventors: 隆大宮島; Takahiro Miyajima; 淳也山本; Junya Yamamoto; 和義西野; Kazuyoshi Nishino
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2035-09-17
Also published as: JP6536316B2

Abstract

【課題】放射線画像に写り込む肺野の位置を確実に認識することにより、肺野の視認性を確実に向上できる画像処理装置を提供する。
【解決手段】被検体の輪郭および肺野を横切る画素配列における各画素の位置と対応する画素値との関連性を示すプロファイルである画素値プロファイルと、各注目画素の位置と対応する画素値の移動平均との関連性を示すプロファイルである移動平均プロファイルとを生成し、画素配列における後端から前端に向かう方向（被検体の肺野側から輪郭側に向かう方向）から画素値プロファイルが移動平均プロファイルを追い抜いている位置にある両プロファイルの交点を探索する交点特定部を備えている。
【選択図】図１１

Description

本発明は、放射線画像の一部の視認性を向上させる画像処理装置、プログラムおよび放射線撮影装置に関する。

図２２は、放射線撮影装置で撮影された放射線画像を示している。この様な放射線画像に写り込む被検体の肺野を観察したい場合、肺野のコントラストを調整して、肺野の視認性を向上させるような画像処理が必要となる。

放射線画像には肺野の他、被検体の骨部など様々な被検体の部分が写り込んでいる。被検体の骨部は、放射線を透過させにくいので放射線画像において暗く写り込む。更に、放射線画像に写り込む被検体の輪郭の外側は、被検体が写り込んでいない部分で、空気が写り込んでいる部分となっている。被検体が写り込んでいない部分は放射線を透過させるものがないので放射線画像において明るく写り込む。放射線画像において肺野は被検体の骨部よりも明るく空気が写り込んでいる部分である被検体の輪郭外よりも暗い。

放射線画像の肺野は全体的に濃淡の乏しいグレーで塗りつぶされたように見える。放射線画像に写り込む肺野に位置する画素は、互いに似通った画素値を有しているからである。

肺野の視認性を高めようとして放射線画像全体に対してコントラスト調整を行うと、放射線画像に含まれる骨部および空気が写り込んでいる部分も含めてコントラスト調整がなされてしまう。このようなコントラスト調整により放射線画像全体としての視認性は高くなることはあるかもしれないが、肺野に限って見ればさほど視認性の改善が見られない。コントラスト調整後の肺野は全体的に濃淡の乏しいままである。肺野の濃淡を表現しようにも、低い画素値は、被検体の骨部を表現するのに使われるし、高い画素値は、空気が写り込んでいる部分を表現するのに使われ、肺野は残った中庸的な画素値で表現せざるを得ないからである。

したがって、従来から放射線画像における肺野のみにコントラスト調整を行う方法が考え出されている。この方法によれば、肺野をより多様な色調で表現できるので肺野の視認性が確実に高まる。この方法は、放射線画像における肺野を抜き出すトリミングを実行し、肺野を大きく写し込んだトリミング画像に対してコントラスト調整を実行するというものである。トリミング画像には、暗い被検体の骨部や明るい空気が写り込んでいる部分が排除されているので、これら部分の影響を受けることがない。

従来の肺野のトリミング方法について説明する。従来の方法では、まず、図２３に示すように放射線画像にエッジ強調処理を行う。エッジ強調処理とは、空間的な例えば微分処理で実現でき、画像における画素値が極端に変わる場所を濃く現わす画像処理である。このエッジ強調処理を用いれば被検体輪郭を知ることができる。エッジ強調については、特許文献１に詳しい。

従来方法によれば、被検体輪郭に基づいて図２４に示すように肺野を含む領域を切り出すトリミング処理がなされる。このときのトリミング処理は、エッジ強調画像に基づいて肺野領域を認識して、放射線画像から肺野がその周辺ごと大まかに切り出される。

続いて、図２５に示すようにトリミング画像上から肺野輪郭が探索される。トリミング画像にはほとんど肺野しか写り込んでいないので肺野輪郭を探索するのは比較的容易である。こうして、肺野の視認性の向上が図られる。このように肺野輪郭の認識は２段階で実行される。

探索された肺野輪郭で囲まれた肺野のみについてコントラスト調整を行えば、肺野の真性は確実に向上する。

特開２０１５−１００５９３号公報

しかしながら、従来の画像処理には、次のような問題がある。すなわち、従来構成によれば肺野輪郭の誤認識が生じ、図２４で説明したトリミング画像の生成処理（肺野の認識の一段階目）で失敗してしまう。

エッジ強調画像を利用した従来の画像処理は、被検体像が予想されており、この予想に基づいて肺野の周辺の切り出しを行っている。したがって、従来の方法では、通常の被検体像が写り込んだ放射線画像に対して正常に動作することができる。

しかし、従来構成では、放射線画像に予期しない像が写り込んでいると肺野輪郭の誤認識が生じやすくなる。予期しない像とは、例えば図２６の放射線画像に示すような被検体に埋め込まれた心臓ペースメーカの投影像である。心臓ペースメーカは金属を含んでおり、放射線画像に比較的暗く写り込む。心臓ペースメーカは、肺野に重なって写り込むことが普通である。

この様な放射線画像にエッジ強調処理を行うと、図２６に示すように心臓ペースメーカの輪郭が強調されてしまう。従来方法では、放射線画像に心臓ペースメーカが写り込んでいると、この部分が被検体輪郭だという誤認が生じ、図２７に示すように肺野の一部が途切れたトリミング画像が生成されてしまう。このようなトリミング画像から肺野全体の輪郭を得るのは不可能である。

また、放射線画像にアノテーションが写り込んでいると、放射線画像のトリミングがうまくいかない。アノテーションとは、図２８に示すように撮影により得られた放射線画像の上部に合成で付加される例えば「Ｒ」などの文字である。このアノテーションは、肺野外に写り込んでいることが普通である。

この様な放射線画像にエッジ強調処理を行うと、図２８に示すようにアノテーションの輪郭が強調されてしまう。従来方法では、放射線画像にアノテーションが写り込んでいると、この部分が被検体輪郭だという誤認が生じ、図２９に示すように被検体輪郭の外部まで含んだトリミング画像が生成されてしまう。このようなトリミング画像から肺野の輪郭を正確に得るのは難しい。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は放射線画像に写り込む肺野の位置を確実に認識することにより、肺野の視認性を確実に向上できる画像処理装置を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る画像処理装置は、被検体の輪郭が写り込んだ放射線画像における肺野に相当する部分に輝度調整を施す画像処理装置において、被検体の輪郭および肺野を横切る画素配列における各画素の位置と対応する画素値との関連性を示すプロファイルである画素値プロファイルを生成する画素値プロファイル生成手段と、画素配列における被検体の輪郭側である前端に向いた先頭と画素配列における肺野側である後端側に向いた後尾とを有し、画素配列に属する画素が所定数個だけ連続して並んで構成される画素群を設定するとともに、画素群のうちの先頭部に位置する注目画素を設定し、画素群を構成する画素の画素値を平均することで注目画素に係る画素値の移動平均を算出し、以降、画素群を画素配列上で移動させながら次々と注目画素に対応する画素値の移動平均を算出することにより、各注目画素の位置と対応する画素値の移動平均との関連性を示すプロファイルである移動平均プロファイルを生成する移動平均プロファイル生成手段と、画素配列における後端から前端に向かう方向から画素値プロファイルが移動平均プロファイルを追い抜いている位置に現れる両プロファイルの交点のうち最も画素配列の後端側のものを探索し、当該探索動作を互いに平行となっている複数の画素配列について実行することにより、由来の画素配列が異なる各交点のうち最も画素配列の前端側にあるものを特定する交点特定手段と、探索された交点に基づいて被検体の輪郭に位置に基づいて肺野の周辺部の位置を認識することにより、放射線画像から周辺部ごと肺野を取り出すトリミングを実行するトリミング手段と、トリミング手段により生成されたトリミング画像に写り込む肺野の輪郭を抽出する肺野輪郭抽出手段を備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明によれば、放射線画像に写り込む肺野の位置を確実に認識することにより、肺野の視認性を確実に向上できる画像処理装置を提供することができる。すなわち、本発明の構成では、被検体の輪郭および肺野を横切る画素配列における各画素の位置と対応する画素値との関連性を示すプロファイルである画素値プロファイルと、各注目画素の位置と対応する画素値の移動平均との関連性を示すプロファイルである移動平均プロファイルとを生成し、画素配列における後端から前端に向かう方向（被検体の肺野側から輪郭側に向かう方向）から画素値プロファイルが移動平均プロファイルを追い抜いている位置にある両プロファイルの交点を探索する交点特定手段を備えている。この交点は、被検体の輪郭の位置を示している可能性が高い。
本発明は、放射線画像にアノテーションが写り込んでいたとしても被検体の輪郭を正確に特定できる。交点特定手段が条件に合う交点のうち最も画素配列の後端側にある交点を探索するようにしているからである。被検体の輪郭は、アノテーションよりも画素配列の後端側にあるので、条件に合う交点のうち最も後端側のものが輪郭に係るものであると判断できる。
本発明は、放射線画像に心臓のペースメーカ像が写り込んでいたとしても被検体の輪郭を正確に特定できる。交点特定手段が交点の探索動作を互いに平行となっている複数の画素配列について実行することにより、各画素配列に対応する交点を取得し、各交点のうち最も画素配列の前端側にあるものを特定するからである。各画素配列には、ペースメーカ像を横切るものと横切らないものとがある。ペースメーカ像を横切る画素配列からは肺野とペースメーカ像との境目の位置に交点が発見され、ペースメーカ像を横切らない画素配列からは、被検体の輪郭の位置に交点が発見される。これら交点には、前端側に位置するものと後端側に位置するものとがある。ペースメーカ像は、被検体の輪郭よりも後端側に位置していることからすると、後端側に位置している交点は肺野とペースメーカ像との境目の位置しているものと考えられる。本発明によれば、各交点のうち最も画素配列の前端側にあるものが被検体の輪郭の位置を表しているものとして動作するので、肺野とペースメーカ像との境目を被検体の輪郭と誤認することがない。
被検体の輪郭を抽出することができれば、肺野全体を放射線画像から抽出する画像処理を確実に行うことができ、肺野の視認性を確実に向上させることができる。

また、上述の画像処理装置において、トリミング手段は、交点よりも所定幅だけ画素配列の前端側にある放射線画像上の位置を画像切り出しの位置に設定して動作すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の画像処理装置のより望ましい構成を表している。交点は、被検体の輪郭よりも後端側にずれて現れる傾向があるからである。

また、上述の画像処理装置において、移動平均プロファイル生成手段が画素配列の後端から前端に向けて画素群を移動させながら移動平均プロファイルを作成すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の画像処理の寄り望ましい構成を表している。上述のようにすれば、プロファイルのうち比較に必要な部分について優先的にプロファイルの生成を実行することができる。

また、上述の画像処理装置において、交点特定手段が画素値の移動平均が算出される度に交点の探索を繰り返し実行し、移動平均プロファイル生成手段は交点特定手段が交点の探索を終了すると、移動平均プロファイルの作成を終了すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、本発明の画像処理の寄り望ましい構成を表している。成就鬱の構成とすれば、移動平均プロファイル生成手段の演算コストを低減することができる。

本発明によれば、放射線画像に写り込む肺野の位置を確実に認識することにより、肺野の視認性を確実に向上できる画像処理装置を提供することができる。すなわち、本発明の構成では、被検体の輪郭および肺野を横切る画素配列における各画素の位置と対応する画素値との関連性を示すプロファイルである画素値プロファイルと、各注目画素の位置と対応する画素値の移動平均との関連性を示すプロファイルである移動平均プロファイルとを生成し、画素配列における後端から前端に向かう方向（被検体の肺野側から輪郭側に向かう方向）から画素値プロファイルが移動平均プロファイルを追い抜いている位置にある両プロファイルの交点を探索する交点特定手段を備えている。

実施例１に係る画像処理装置が行う画像処理について説明する模式図である。実施例１に係る画像処理装置の構成を説明する機能ブロック図である。実施例１に係る画素値プロファイル生成処理について説明する模式図である。実施例１に係る移動平均プロファイル生成処理について説明する模式図である。実施例１に係る移動平均プロファイル生成処理について説明する模式図である。実施例１に係る移動平均プロファイル生成処理について説明する模式図である。実施例１に係る移動平均プロファイル生成処理について説明する模式図である。実施例１に係る移動平均プロファイル生成処理について説明する模式図である。実施例１に係る交点特定処理について説明する模式図である。実施例１に係る交点特定処理について説明する模式図である。実施例１に係る交点特定処理について説明する模式図である。実施例１に係る交点の特徴について説明する模式図である。実施例１に係る交点の特徴について説明する模式図である。実施例１に係る交点特定処理について説明する模式図である。実施例１に係る交点の特徴について説明する模式図である。実施例１に係る交点の特徴について説明する模式図である。実施例１に係る交点特定処理について説明する模式図である。実施例１に係る交点の特徴について説明する模式図である。実施例１に係るトリミング処理について説明する模式図である。実施例１に係るトリミング画像について説明する模式図である。従来構成の画像処理について説明する模式図である。従来構成の画像処理について説明する模式図である。従来構成の画像処理について説明する模式図である。従来構成の画像処理について説明する模式図である。従来構成の画像処理について説明する模式図である。従来構成の画像処理で生じる問題点について説明する模式図である。従来構成の画像処理で生じる問題点について説明する模式図である。従来構成の画像処理で生じる問題点について説明する模式図である。従来構成の画像処理で生じる問題点について説明する模式図である。

続いて、本発明に係る実施例について説明する。本発明に係る画像処理装置は、図１に示すようにＸ線撮影装置で撮影された被検体の胸部Ｘ線画像（元画像Ｐ０）を入力すると被検体の肺野のコントラストが調整された画像が出力される構成となっている。

図２は、画像処理装置１が行う画像処理の全体を示した機能ブロック図である。図２によれば、画素値プロファイル生成部１１，移動平均プロファイル生成部１２，交点特定部１３により元画像Ｐ０上の肺野の大まかな位置が特定され、トリミング部１４により元画像Ｐ０から肺野がその周辺領域ごと抜き出されたトリミング画像Ｔが生成される。肺野輪郭抽出部１５は、トリミング画像上の肺野領域を認識して肺野の輪郭を特定する。肺野輝度調整部１６は、肺野輪郭内についてコントラストを調整する。この様にして本発明に係る画像処理装置は、元画像Ｐ０の肺野のみにコントラストの調整を実行する構成となっている。

画素値プロファイル生成部１１は本発明の画素値プロファイル生成手段に相当し、移動平均プロファイル生成部１２は本発明の移動平均プロファイル生成手段に相当する。交点特定部１３は本発明の交点特定手段に相当し、トリミング部１４は本発明のトリミング手段に相当する。肺野輪郭抽出部１５は本発明の肺野輪郭抽出手段に相当する。

したがって、本発明における画像処理装置１は、画素値プロファイル生成部１１，移動平均プロファイル生成部１２，交点特定部１３，トリミング部１４により肺野の認識の一段階目が実行され、肺野輪郭抽出部１５により肺野認識の二段階目が実行される。本発明は、従来構成における肺野認識の一段階目における課題の解決を目指しているので、上述の各部１１，１２，１３，１４の構成が本発明の特徴となっている。

すなわち、従来構成では、元画像にエッジ強調処理を施すことにより肺野認識の一段階目を行っていた一方、本発明は、二つのプロファイルを比較することで肺野認識の一段階目を実行する構成となっている。各部１１，１２，１３，１４は協働して被検体の肩部にある被検体の輪郭を探し出し、この部分で元画像Ｐ０の切り取りを実行することにより、肺野を含んだトリミング画像に元画像Ｐ０上の空気が写り込んでいる部分を取り入れさせない。以降、各部１１，１２，１３，１４の動作について説明する。

図３は、画素値プロファイル生成部１１の動作を示している。画素値プロファイル生成部１１は、元画像Ｐ０において縦方向に画素が一列に配列した画素配列Ａを設定する。この画素配列Ａは、被検体の輪郭および肺野を横切って伸びており、上端部は、元画像Ｐ０における空気が写り込んでいる部分、中心部は、肺野が写り込んでいる部分である、二つの部分の間は、被検体の肩が写り込んでいる部分となっている。各部分に属する画素は、それぞれ明るさが異なっており、概して空気が写り込んでいる部分が最も明るく、肺野が写り込んでいる部分が次に明るい。そして、肩が写り込んでいる部分が最も暗い。

画素値プロファイル生成部１１は、画素配列Ａに属する各画素の画素値と、各画素の位置を関連づけたプロファイルを生成する。このプロファイルを画素値プロファイルと呼ぶことにする。画素値プロファイル生成部１１は、被検体の輪郭および肺野を横切る画素配列における各画素の位置と対応する画素値との関連性を示すプロファイルである画素値プロファイルを生成する。

図４は、移動平均プロファイル生成部１２の動作を説明している。移動平均プロファイル生成部１２は、画素値プロファイル生成部１１が指定した画素配列Ａについて画素値プロファイルとは異なる新たなプロファイルを生成する。すなわち、移動平均プロファイル生成部１２は、画素配列Ａ上に画素群を設けて、この画素群に属する画素の画素値の平均値と画素群の位置とを関連づけたプロファイルを生成するのである。このプロファイルを移動平均プロファイルと呼ぶことにする。画素群は、画素配列Ａに属する画素が所定数個だけ連続的に並んで構成されている。

画素配列Ａにおける肩側の端を前端とし、画素配列Ａにおける腰側の端を後端とする。元画像Ｐ０における被検体像と空気領域との境目（被検体の輪郭）は、画素配列Ａの前端側にある。画素群は、画素配列Ａの前端側に向いた先頭と画素配列Ａの後端側に向いた後尾とを有している。

図５は、画素群の構造の詳細を説明している。図５の例では、画素群は連続して並んだ８個の画素ｐ１〜画素ｐ８から構成される。この画素群の先頭に位置する画素ｐ１は、注目画素と呼ばれる画素であり、元画像Ｐ０上における画素群の位置を代表して示す画素となっている。画素群は、元画像Ｐ０上においては注目画素の位置に存在しているものとして扱われる。

図６は、移動平均プロファイル生成部１２が画素群の平均値を算出している様子を示している。移動平均プロファイル生成部１２は、画素群を構成する８個の画素ｐ１〜画素ｐ８の画素値を平均して、平均値Ａｖｅを算出する。この平均値Ａｖｅは、画素群における画素の平均値を示すわけであるが、画素群の位置は、注目画素を基準にしているので、平均値Ａｖｅは、注目画素ｐ１に関連する値であると考えることができる。そこで、この平均値を関数Ａｖｅ（ｐ１）として表すことができる。

図７は、移動平均プロファイル生成部１２が画素配列Ａ上で画素群の位置を変えながら平均値Ａｖｅ（ｐ１）を算出する様子を示している。この平均値の算出は、図中の矢印が示すように画素配列Ａの後端から前端に向かう方向に画素群を動かしながら実行される。この操作により画素配列Ａ上における画素値の移動平均が算出されたことになる。なお、この平均値の算出は、画素配列Ａの全てに亘って実行する必要はない。画素配列Ａの中心から前端にかけて実行すれば十分である。この区間にこれから見つけようとする被検体の肩部にある被検体の輪郭が確実に含まれているからである。移動平均プロファイル生成部１２は、画素配列の後端から前端に向けて画素群を移動させながら移動平均プロファイルを作成する。

図８は、移動平均プロファイル生成部１２が画素配列Ａに属する画素群に係る平均値と、各画素群の位置を関連づけたプロファイルを生成する様子を示している。このプロファイルを移動平均プロファイルと呼ぶことにする。各画素群の位置とは、具体的には各画素群に対応する各注目画素の位置のことである。

移動平均プロファイル生成部１２は、画素群のうちの先頭部に位置する注目画素を設定し、画素群を構成する画素の画素値を平均することで注目画素に係る画素値の移動平均を算出し、以降、画素群を画素配列上で移動させながら次々と注目画素に対応する画素値の移動平均を算出することにより、各注目画素の位置と対応する画素値の移動平均との関連性を示す移動平均プロファイルを生成する。

＜交点特定部１３について＞
各生成部１１，１２が生成した画素値プロファイルおよび移動平均プロファイルは、交点特定部１３に送出される。交点特定部１３は、各プロファイルの交点を探索する構成となっている。この交点は、元画像Ｐ０に写り込む被検体の輪郭の位置を表したものとなっているので、この点について説明する。

図９は、画素配列Ａ上の画素の配列の構成を具体的に示している。画素配列Ａは、空気が写り込んだ空気領域と被検体の肺野が写り込んだ肺野領域と、空気領域と肺野領域との間にある被検体の肩部が写り込んだ中間領域の３つの領域を有している。空気領域は、被検体が写り込んでいないので画素配列Ａ上で最も明るい。肺野領域は、虚ろな被検体の肺が写り込んでいるので画素配列Ａ上で次に明るい。中間領域は、被検体の鎖骨や筋肉などが写り込んでいるので最も暗い。交点特定部１３の動作の目的は空気領域と中間領域との境目を見つけることにある。

図１０は、注目画素の位置によって各プロファイルの大小関係がどのように変遷するかを示している。図１０において注目画素は星印で示し、画素群は太枠で示すことにする。画素群の幅は、中間領域の幅よりも長くなるように設定がなされている。したがって、中間領域の全域を含む位置にある画素群は、中間領域の隣の領域にはみ出すことになる。

まずは、図１０の上段に示すように、画素群のほとんどが肺野領域に位置し、先頭が中間領域に位置している状態を考える。このとき、注目画素は暗い中間領域に位置しているので画素値は低い。一方、移動平均は高くなる。画素群を構成する画素のほとんどは明るい肺野領域に位置しているからである。従って、図１０上段の場合、注目画素の画素値は、移動平均よりも小さくなる。

以降、画素群を画素配列Ａの前端に向けて移動させながら移動平均の算出を続けてみる。しばらくすると、図１０中段に示すように注目画素が中間領域の端部にさしかかる。このとき、注目画素は暗い中間領域に位置しているので画素値は低い。一方、移動平均は、次第に低下するものの依然として高いままである。中間領域よりも幅広の画素群は後尾部が中間領域からはみ出して明るい肺野領域に位置しているからである。従って、図１０中段の場合、注目画素の画素値は、移動平均よりも小さいままである。

更に移動平均の算出を続けていくと、図１０下段に示すように注目画素が空気領域に達する。このととき、注目画素の画素値は急に高くなる。一方、移動平均はあまり変わらない。画素群を構成する画素のほとんどは暗い中間領域に位置しているからである。従って、図１０下段の場合、注目画素の画素値は、移動平均よりも大きくなる。

したがって、空気領域と中間領域との境目を見つけるには、注目画素の画素値と移動平均との大小関係が逆転する位置を発見すればよいということになる。この位置が画素配列Ａ上のどこに来るのかは、２つのプロファイルを比較すればわかる。すなわち、画素値プロファイルと移動平均プロファイルを重ね合わせたときに現れるプロファイルの交点が空気領域と中間領域との境目になるはずである。画素値プロファイルは、画素配列Ａの位置と注目画素の画素値とが関連したものに他ならないからである。

図１１は、この考えに基づいて実際の画素値プロファイルと実際の移動平均プロファイルとを重ね合わせた状態を示している。図１１において画素値プロファイルは、実線、移動平均プロファイルは破線で表されている。図１１における符号ａが問題の交点である。

図１１を見れば分かるように、交点ａは、厳密には中間領域に位置してしまっている。つまり、実際は図１０の説明そのままにはならない。図１２は、この様な現象が生じる理由について説明している。図１２は、被検体の肩部についてＸ線撮影を行っている様子を示している。Ｘ線は、左側から右側に向けて被検体に照射され被検体の肩部を通過して検出器で検出される。被検体は腹側が左に向いており背側が右に向いている。被検体の肩部は先端が肉薄となっているので、得られたＸ線画像は、下側から上側に行くほど明るくなるグラデーションがかかったような画像となる。つまり図１１で示す画素配列Ａの中間領域における空気領域との境目の周辺は、空気領域に向かうに従って次第に明るくなる。実際の元画像Ｐ０を扱う上でこの点が図１０で説明した単純なモデルとは違のである。したがって、交点ａは、空気領域と中間領域の境目そのものではなく、わずかに中間領域の方にずれた位置に現れるのである。

本発明の構成はこの様な事情を鑑みて、図１３に示すように、交点ａよりも所定の距離Ｄだけ空気領域の方向にずれた位置を空気領域と中間領域の境目と認定するように構成されている。この様な認定は後述のトリミング部１４が実行するので詳細は後述のものとする。

ところで、図１１を見ると、画素値プロファイルと移動平均プロファイルとの交点は、２つあることに気がつく。１つは、交点ａであり、空気領域と中間領域の境目付近に現れる。もう１つは中間領域と肺野領域の境目付近に現れる交点である。この２つの交点を正確に区別しないと、目的の空気領域と中間領域の境目を正確に知ることができないということになる。

本発明の交点特定部１３は、被検体の内部から空気領域に向かう方向（図１１における矢印参照）に２つのプロファイルを比較したとき、移動平均プロファイルを下回っていた画素値プロファイルが追い抜いて移動平均プロファイルを上回るようになるプロファイルの逆転が生じている交点のみを探索する構成となっている。このような交点は、図１０で説明した原理に合致する空気領域と中間領域の境目付近に現れる交点となる。交点特定部１３は、この様な原理に基づいて中間領域と肺野領域の境目と空気領域と中間領域の境目とを区別している。

＜交点とペースメーカ像との関係＞
上述の交点特定部１３の動作は、Ｘ線画像における空気領域と中間領域の境目を発見する構成としては十分なものである。しかしながら、Ｘ線画像に心臓ペースメーカが写り込んでいると、交点特定部１３で探索した交点が空気領域と中間領域の境目付近に現れないことが起こりうる。この様な現象が起こる理由について説明する。

ペースメーカ像は、図１４に示すように、肺野に囲まれる位置に写り込む。従って、ペースメーカ像の上部も下部も肺野となる。このペースメーカ像を貫くように画素配列Ｂが設定された場合について考えてみる。

図１５は、画素配列Ｂ上の画素の配列の構成を具体的に示している。画素配列Ｂは、図９と同じように空気が写り込んだ空気領域と被検体の肺野が写り込んだ肺野領域と、空気領域と肺野領域との間にある被検体の肩部が写り込んだ中間領域を有している。図９と異なる点は、肺野領域にペースメーカ像に係るペースメーカ領域が挿入されていることにある。画素配列Ｂ上の各領域を暗い順に並べると、ペースメーカ領域、中間領域、肺野領域、空気領域となる。肺野領域は、ペースメーカ領域によって分断される。分断された肺野領域のうち、中間領域に近い側の領域断片を肺野領域Ｌ１と呼び、中間領域に遠い側の領域断片を肺野領域Ｌ２と呼ぶことにする。

図１６は、画素配列Ｂに関する画素値プロファイルと移動平均プロファイルとを重ねて表示している。このとき注目すべきは、肺野領域Ｌ１と、ペースメーカ領域との境目である。ペースメーカ領域における画素値プロファイルは、移動平均プロファイルよりも低い。画素値プロファイルは、暗いペースメーカ領域を示す低い値を示す一方、移動平均プロファイルは、明るい肺野領域Ｌ２に引きずられて高い値をとる。ところが、肺野領域Ｌ１における画素値プロファイルは、移動平均プロファイルよりも高い。画素値プロファイルは、明るい肺野領域Ｌ１を示す高い値を示す一方、移動平均プロファイルは、暗いペースメーカ領域に引きずられて低い値をとる。したがって、肺野領域Ｌ１と、ペースメーカ領域との境目においては画素値プロファイルと移動平均プロファイルとの間での逆転が生じる。

被検体の内部から空気領域に向かう方向（図１６における矢印参照）に２つのプロファイルを比較したとき、移動平均プロファイルを下回っていた画素値プロファイルが追い抜いて移動平均プロファイルを上回るようになるプロファイルの逆転が生じている。したがって、交点ｂは、交点特定部１３が有している探索の条件を全て満たしてしまう。

この様な事情から、Ｘ線画像にペースメーカ像が写り込んでいると、交点特定部１３が肺野領域Ｌ１とペースメーカ領域との境目付近にある交点ｂを探索してきてしまう可能性がある。そこで、本発明によれば、位置の異なる複数の画素配列のそれぞれについて交点の探索を行い、これら交点のうち最も被検体の頭部側（空気領域側）に位置するものを空気領域と中間領域の境目付近にある交点と認定することにより、この様な誤認が生じないような構成になっている。

図１７は、交点特定部１３が複数の交点から最終的に一つの交点を選出する様子を説明している。互いに平行な画素配列Ａと画素配列Ｂとについて、交点の探索を行い、画素配列Ａについては交点ａ，画素配列Ｂについては交点ｂが発見されたとする。交点特定部１３は、交点ａ，ｂのうち、空気領域に近い側の交点ａが最終的な探索結果であるものと認識し、交点ｂは、発見しなかったものとして処理する。交点特定部１３は、当該探索動作を互いに平行となっている複数の画素配列について実行することにより、由来の画素配列が異なる各交点のうち最も画素配列の前端側にあるものを特定する。

この様な動作を行うことにより、交点特定部１３は、肺野領域Ｌ１とペースメーカ領域との境目を空気領域と中間領域との境目と誤認してしまうことがない。肺野領域Ｌ１とペースメーカ領域との境目は、空気領域と中間領域との境目と比較して空気領域から遠い位置に現れるはずであり、交点特定部１３により選出の対象とならないからである。

＜交点とアノテーション像との関係＞
続いて、交点とアノテーションとの関係について説明する。アノテーションとは、図２８の文字「Ｒ」のような、Ｘ線画像の空気領域に挿入される図形である。このアノテーションの付近において画素値プロファイルと移動平均プロファイルとの間で逆転が生じることが起こりえる。従って、アノテーション像がＸ線画像に写り込んでいるとアノテーション像と空気領域との境目で、図１６で説明したように両プロファイルの交点が発生し、この交点が空気領域と中間領域との境目で発生する交点と区別がつかなくなるのではないかと思われる。

この点、本発明によれば、ある画素配列Ａについて、被検体の内部から空気領域に向かう方向（図１１における矢印参照）に２つのプロファイルを比較したとき、移動平均プロファイルを下回っていた画素値プロファイルが追い抜いて移動平均プロファイルを上回るようになるプロファイルの逆転が生じている交点が複数ある場合、交点特定部１３は、これらの交点のうち肺野領域に近い側の交点が画素配列Ａについての探索結果であるものと認識し、その他の交点は発見しなかったものとして処理するようにしている。

図１８の例でいえば、交点ａ１の方が交点ａ２よりも肺野領域に近いので、交点特定部１３は、交点ａ２が画素配列Ａに係る交点であると認定する。この様な動作を行うことにより、交点特定部１３は、空気領域とアノテーションとの境目を空気領域と中間領域との境目と誤認してしまうことがない。空気領域とアノテーションとの境目は、空気領域と中間領域との境目と比較して肺野領域から遠い位置に現れるはずであり、交点特定部１３の認識の対象とならないからである。交点特定部１３は、画素配列における後端から前端に向かう方向から画素値プロファイルが移動平均プロファイルを追い抜いている位置に現れる両プロファイルの交点が同じ画素配列上に現れる場合、最も画素配列の後端側の交点を探索する。

交点特定部１３の実際の動作としては、両プロファイルの比較を画素配列Ａの後端から前端に向けて（肺野領域から空気領域に向かう方向に）逐次行い、初めて見つかった交点を探索結果と認定し、この時点で探索を切り上げる構成とすることができる。したがって、図１８に示す交点ａ１が実際に交点特定部１３により発見されるとは限らない。この構成の場合、交点特定部１３は、交点ａ１の存在すら認識せずに、動作を終了することになる。

交点特定部１３は、この様な探索条件に基づいて交点ａを特定し、画素配列Ａにおける交点ａの位置情報をトリミング部１４に送出する。

＜トリミング部１４の動作＞
トリミング部１４は、送出された交点ａの位置情報に基づいて画像のトリミングを実行するときの位置を決定する。すなわち、トリミング部１４は、図１３に示すように、交点ａの位置から中間領域から空気領域に向かう方向に所定の距離Ｄだけ移動した位置をトリミング位置に設定する。トリミング部１４は、交点よりも所定幅だけ画素配列の前端側にある放射線画像上の位置を画像切り出しの位置に設定して動作する。

図１９は、設定されたトリミング位置に基づいて実際に元画像Ｐ０のトリミング処理が実行される様子を示している。トリミング部１４は、画素配列Ａ上のトリミング位置を通過する分割ラインを認識し、この分割ラインを境に画素配列Ａにおける空気領域が切り捨てられるように元画像Ｐ０のトリミングを実行する。ちなみに分割ラインは画素配列Ａに直交する。

図２０は、トリミング動作を元画像Ｐ０の上下左右について行った結果を示している。このときのトリミング動作は、図３ないし図１９で説明した本発明に係る方法で行ってもよいし、従来通りの方法で行ってもよい。図２０に係る画像は、トリミング動作が完了した状態の画像であり、トリミング画像Ｔと呼ぶことにする。トリミング部１４は、探索された交点に基づいて被検体の輪郭に位置に基づいて肺野の周辺部の位置を認識することにより、放射線画像から周辺部ごと肺野を取り出すトリミングを実行する。

トリミング画像Ｔは、肺野輪郭抽出部１５に送出される。肺野輪郭抽出部１５は、図２５で説明したようにトリミング画像Ｔ内に写り込む肺野の輪郭を抽出する。肺野輪郭抽出部１５は、トリミング部１４により生成されたトリミング画像Ｔに写り込む肺野の輪郭を抽出する。肺野の輪郭を示すデータは、肺野輝度調整部１６に送出される。肺野輝度調整部１６は、図２５で説明したようにトリミング画像Ｔ上の肺野のみについて輝度調整を実行する。この動作により、肺野は、濃淡が確実に強調され視認性が改善される。

以上のように、本発明によれば、放射線画像に写り込む肺野の位置を確実に認識することにより、肺野の視認性を確実に向上できる画像処理装置を提供することができる。すなわち、本発明の構成では、被検体の輪郭および肺野を横切る画素配列における各画素の位置と対応する画素値との関連性を示すプロファイルである画素値プロファイルと、各注目画素の位置と対応する画素値の移動平均との関連性を示すプロファイルである移動平均プロファイルとを生成し、画素配列における後端から前端に向かう方向（被検体の肺野側から輪郭側に向かう方向）から画素値プロファイルが移動平均プロファイルを追い抜いている位置にある両プロファイルの交点を探索する交点特定部１３を備えている。この交点は、被検体の輪郭の位置を示している可能性が高い。

本発明は、放射線画像にアノテーションが写り込んでいたとしても被検体の輪郭を正確に特定できる。交点特定部１３が条件に合う交点のうち最も画素配列の後端側にある交点を探索するようにしているからである。被検体の輪郭は、アノテーションよりも画素配列の後端側にあるので、条件に合う交点のうち最も後端側のものが輪郭に係るものであると判断できる。

本発明は、放射線画像に心臓のペースメーカ像が写り込んでいたとしても被検体の輪郭を正確に特定できる。交点特定部１３が交点の探索動作を互いに平行となっている複数の画素配列について実行することにより、各画素配列に対応する交点を取得し、各交点のうち最も画素配列の前端側にあるものを特定するからである。各画素配列には、ペースメーカ像を横切るものと横切らないものとがある。ペースメーカ像を横切る画素配列からは肺野とペースメーカ像との境目の位置に交点が発見され、ペースメーカ像を横切らない画素配列からは、被検体の輪郭の位置に交点が発見される。これら交点には、前端側に位置するものと後端側に位置するものとがある。ペースメーカ像は、被検体の輪郭よりも後端側に位置していることからすると、後端側に位置している交点は肺野とペースメーカ像との境目の位置しているものと考えられる。本発明によれば、各交点のうち最も画素配列の前端側にあるものが被検体の輪郭の位置を表しているものとして動作するので、肺野とペースメーカ像との境目を被検体の輪郭と誤認することがない。

被検体の輪郭を抽出することができれば、肺野全体を放射線画像から抽出する画像処理を確実に行うことができ、肺野の視認性を確実に向上させることができる。

本発明は、上述の実施例に限られず下記のように変形実施することができる。

（１）上述の実施例によれば、移動平均プロファイル生成部１２は、画素配列Ａの全域について移動平均プロファイルを生成するような説明であったが、本発明はこの構成に限られない。画素配列Ａの後端側については移動平均プロファイルを生成する必要はない。画素群の全域が肺野領域に属する位置から移動平均プロファイルの生成を開始すれば十分である。また、画素群が中間領域と肺野領域とに跨がる位置から移動平均プロファイルの生成を開始するようにしてもよい。この様な動作をすることにより、移動平均プロファイル生成部１２の演算コストを軽減することができる。

（２）上述の実施例によれば、移動平均プロファイル生成部１２は、画素配列Ａの全域について移動平均プロファイルを生成するような説明であったが、本発明はこの構成に限られない。画素配列Ａの前端側については移動平均プロファイルを生成する必要はない。図２１は、このときの移動平均プロファイル生成部１２の動作を説明している。移動平均プロファイル生成部１２は、被検体の内部から空気領域に向かう矢印の方向に画素群を移動させながら移動平均の算出を実行し、算出された移動平均は逐次的に交点特定部１３に送出される。交点特定部１３が交点ａを探索すると、移動平均プロファイル生成部１２にフィードバックを与え、移動平均の算出を中止させる。この様な動作をすることにより、移動平均プロファイル生成部１２の演算コストを軽減することができる。本変形例の交点特定部１３は、画素値の移動平均が算出される度に交点の探索を繰り返し実行し、移動平均プロファイル生成部１２は交点特定部１３が交点の探索を終了すると、移動平均プロファイルの作成を終了する。

（３）本発明に係る画像処理装置は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

（４）本発明に係る画像処理装置は、放射線撮影装置に搭載することができる。

１１画素値プロファイル生成部（画素値プロファイル生成手段）
１２移動平均プロファイル生成部（移動平均プロファイル生成手段）
１３交点特定部（交点特定手段）
１４トリミング部（トリミング手段）
１５肺野輪郭抽出部（肺野輪郭抽出手段）

Claims

被検体の輪郭が写り込んだ放射線画像における肺野に相当する部分に輝度調整を施す画像処理装置において、
被検体の輪郭および肺野を横切る画素配列における各画素の位置と対応する画素値との関連性を示すプロファイルである画素値プロファイルを生成する画素値プロファイル生成手段と、
前記画素配列における被検体の輪郭側である前端に向いた先頭と前記画素配列における肺野側である後端側に向いた後尾とを有し、前記画素配列に属する画素が所定数個だけ連続して並んで構成される画素群を設定するとともに、前記画素群のうちの先頭部に位置する注目画素を設定し、前記画素群を構成する画素の画素値を平均することで前記注目画素に係る画素値の移動平均を算出し、以降、前記画素群を画素配列上で移動させながら次々と前記注目画素に対応する画素値の移動平均を算出することにより、各注目画素の位置と対応する画素値の移動平均との関連性を示すプロファイルである移動平均プロファイルを生成する移動平均プロファイル生成手段と、
前記画素配列における後端から前端に向かう方向から前記画素値プロファイルが前記移動平均プロファイルを追い抜いている位置に現れる両プロファイルの交点のうち最も前記画素配列の後端側のものを探索し、当該探索動作を互いに平行となっている複数の画素配列について実行することにより、由来の画素配列が異なる各交点のうち最も前記画素配列の前端側にあるものを特定する交点特定手段と、
探索された交点に基づいて被検体の輪郭に位置に基づいて肺野の周辺部の位置を認識することにより、放射線画像から周辺部ごと肺野を取り出すトリミングを実行するトリミング手段と、
前記トリミング手段により生成されたトリミング画像に写り込む肺野の輪郭を抽出する肺野輪郭抽出手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記トリミング手段は、交点よりも所定幅だけ前記画素配列の前端側にある放射線画像上の位置を画像切り出しの位置に設定して動作することを特徴とする画像処理装置。
請求項１または請求項２に記載の画像処理装置において、
前記移動平均プロファイル生成手段が前記画素配列の後端から前端に向けて前記画素群を移動させながら前記移動平均プロファイルを作成することを特徴とする画像処理装置。
請求項３に記載の画像処理装置において、
前記交点特定手段が画素値の移動平均が算出される度に交点の探索を繰り返し実行し、
前記移動平均プロファイル生成手段は前記交点特定手段が交点の探索を終了すると、前記移動平均プロファイルの作成を終了することを特徴とする画像処理装置。
コンピュータに請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像処理装置の各手段として機能させるプログラム。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像処理装置を備えることを特徴とする放射線撮影装置。